(57)【要約】【課題】最適な駆動電圧をより高速に算出する。【解決手段】操作量ＶxおよびＶyを座標軸とした平面上において、時間的に変動する変化分ΔＶxおよびΔＶyが原点を起点および終点とし各象限に少なくとも１の値を取る摂動パターンを設定し、この摂動パターンに応じてマイクロミラー装置３ａ，３ｂのミラーを摂動させたときに出力光測定装置４によって検出された出力光の光強度の変動と操作量ＶxおよびＶyならびに変化分ΔＶxおよびΔＶyとから最も強い光強度が検出されたミラーの傾動角を与える新たな操作量ＶxおよびＶyを算出する。これにより、操作量の平面上における全方位の探索、および、ミラーの動特性による高速駆動時の残留振動の影響を低減化した駆動方法を実現することができ、結果として、光強度が最大となる駆動電圧を高速に算出することができる。【選択図】  図１
2010079251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力光を入力する少なくとも１つの入力ポートと、
出力光を出力する少なくとも１つの出力ポートと、
互いに直交するＸ軸およびＹ軸に対してそれぞれ回動可能に支持されたミラーと、このミラーと対向配置された電極とを備えた少なくとも１つのミラー装置と、
前記ミラーを前記Ｘ軸回りおよび前記Ｙ軸回りにそれぞれ回動させる操作量ＶxおよびＶyに応じた駆動電圧を前記電極に印加して前記ミラーを所定量傾動させることにより前記入力光を偏向し前記出力ポートに選択的に入射させる制御部とを備え、
前記制御部は、
時間的に変動する、前記操作量ＶxおよびＶyに対する変化分ΔＶxおよびΔＶyからなる摂動パターンを設定する設定部と、
前記摂動パターンで前記操作量ＶxおよびＶyを変調して前記ミラーを摂動させる摂動部と、
前記ミラーによって前記出力ポートに入射される出力光の光強度を検出する検出部と、
前記摂動パターンに応じて前記ミラーを摂動させたときに前記検出部によって検出された前記出力光の光強度の変動と前記操作量ＶxおよびＶyならびに前記変化分ΔＶxおよびΔＶyとから最も強い光強度が検出された前記ミラーの傾動角を与える新たな操作量ＶxおよびＶyを算出する演算処理部とを備え、
前記設定部は、
前記操作量ＶxおよびＶyを座標軸とした平面上において、時間的に変動する前記変化分ΔＶxおよびΔＶyが原点を起点および終点とし各象限に少なくとも１の値を取る摂動パターンを設定する
ことを特徴とする光スイッチ。
【請求項２】
前記摂動パターンは、三角関数にしたがって時間的に変動する前記変化分ΔＶxおよびΔＶyが、前記平面上において原点で外接する２つの円を描く
ことを特徴とする請求項１記載の光スイッチ。
【請求項３】
前記制御部は、
前記出力光の損失変化量の許容値を記憶する記憶部と、
前記摂動パターンに応じて前記ミラーを摂動させたときに前記検出部によって検出された前記出力光の光強度の変動幅を算出する変動幅算出部とをさらに備え、
前記設定部は、前記変動幅が前記許容値より大きいときには次回の摂動に用いる摂動パターンの前記円の半径を小さくし、前記変動幅が前記許容値より小さいときには次回の摂動に用いる摂動パターンの前記円の半径を大きくする
ことを特徴とする請求項２記載の光スイッチ。
【請求項４】
前記新たな操作量ＶxおよびＶyは、前記摂動パターン上の値をとる
ことを特徴とする請求項１記載の光スイッチ。
【請求項５】
前記設定部は、前記新たな操作量ＶxおよびＶyを前記起点とする
ことを特徴とする請求項４記載の光スイッチ。
【請求項６】
前記ミラー装置は、第１のミラー装置と、第２のミラー装置とから構成され、
前記第１のミラー装置は、前記入力ポートに入力された入力光を偏向させて前記第２のミラー装置に入射させ、
前記第２のミラー装置は、前記第１のミラー装置から入射した光を偏向させて任意の前記出力ポートに選択的に入射させる
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の光スイッチ。
【請求項７】
入力光を入力する少なくとも１つの入力ポートと、
出力光を出力する少なくとも１つの出力ポートと、
互いに直交するＸ軸およびＹ軸に対してそれぞれ回動可能に支持されたミラーと、このミラーと対向配置された電極を備えた少なくとも１つのミラー装置と、
前記ミラーを前記Ｘ軸回りおよび前記Ｙ軸回りにそれぞれ回動させる操作量ＶxおよびＶyに応じた駆動電圧を前記電極に印加して前記ミラーを所定量傾動させることにより前記入力光を偏向し前記出力ポートに選択的に入射させる制御部と
を備えた光スイッチの制御方法であって、
時間的に変動する、前記操作量ＶxおよびＶyに対する変化分ΔＶxおよびΔＶyからなる摂動パターンを設定する設定ステップと、
前記摂動パターンで前記操作量ＶxおよびＶyを変調して前記ミラーを摂動させる摂動ステップと、
前記ミラーによって前記出力ポートに入射される出力光の光強度を検出する検出ステップと、
前記摂動パターンに応じて前記ミラーを摂動させたときに前記検出ステップによって検出された前記出力光の光強度の変動と前記操作量ＶxおよびＶyならびに前記変化分ΔＶxおよびΔＶyとから最も強い光強度が検出された前記ミラーの傾動角を与える新たな操作量ＶxおよびＶyを算出する演算処理ステップとを有し、
前記設定ステップは、前記操作量ＶxおよびＶyを座標軸とした平面上において、時間的に変動する前記変化分ΔＶxおよびΔＶyが原点を起点および終点とし各象限に少なくとも１の値を取る摂動パターンを設定する
ことを特徴とする光スイッチの制御方法。
【請求項８】
入力光を入力する少なくとも１つの入力ポートと、
出力光を出力する少なくとも１つの出力ポートと、
Ｘ軸およびこのＸ軸と直交するＹ軸に対して回動可能に支持されたミラーと、このミラーと対向配置された電極とを備え、操作量に応じた駆動電圧を前記電極に印加して前記ミラーを傾動させることにより前記入力ポートに入力された入力光を偏向させて任意の前記出力ポートに選択的に入射させる第１のミラー装置および第２のミラー装置と
この第１のミラー装置および第２のミラー装置の前記ミラーを前記Ｘ軸回りおよび前記Ｙ軸回りにそれぞれ回動させる操作量ＶxおよびＶyに応じた駆動電圧を前記電極に印加して当該ミラーを所定量傾動させることにより前記入力光を偏向し前記出力ポートに選択的に入射させる制御部とを備えた光スイッチの制御方法であって、  
時間的に変動する、前記操作量ＶxおよびＶyに対する変化分ΔＶxおよびΔＶyからなる摂動パターンを設定する第１のステップと、
前記摂動パターンで前記操作量ＶxおよびＶyを変調して前記第１のミラー装置の前記ミラーを摂動させる第２のステップと、
前記第１のミラー装置の前記ミラーを摂動させたときに、１の入力ポートからの入力光が１の出力ポートから出力される出力光の光強度を検出する第３のステップと、
前記摂動パターンに応じて前記第１のミラー装置の前記ミラーを摂動させたときに、前記第３のステップによって検出された前記出力光の光強度の変動と前記操作量ＶxおよびＶyならびに前記変化分ΔＶxおよびΔＶyとから最も強い光強度が検出された前記ミラーの傾動角を与える新たな操作量ＶxおよびＶyを算出し、前記第１のミラー装置の前記ミラーの傾動角を補正する第４のステップと、
前記摂動パターンで前記操作量ＶxおよびＶyを変調して前記第２のミラー装置の前記ミラーを摂動させる第５のステップと、
前記第２のミラー装置の前記ミラーを摂動させたときに、１の入力ポートからの入力光が１の出力ポートから出力される出力光の光強度を検出する第６のステップと、
前記摂動パターンに応じて前記第２のミラー装置の前記ミラーを摂動させたときに、前記第５のステップによって検出された前記出力光の光強度の変動と前記操作量ＶxおよびＶyならびに前記変化分ΔＶxおよびΔＶyとから最も強い光強度が検出された前記ミラーの傾動角を与える新たな操作量ＶxおよびＶyを算出し、前記第２のミラー装置の前記ミラーの傾動角を補正する第７のステップと
を有し、
前記第１のステップは、前記操作量ＶxおよびＶyを座標軸とした平面上において、時間的に変動する前記変化分ΔＶxおよびΔＶyが原点を起点および終点とし各象限に少なくとも１の値を取る摂動パターンを設定し、
前記第２〜第７のステップを繰り返すことを特徴とする光スイッチの制御方法。
【請求項９】
前記第５のステップは、前記第４のステップで算出された前記新たな操作量ＶxおよびＶyに応じた駆動電圧を前記第１のミラー装置の前記電極に印加した状態とした上で、前記第２のミラー装置の前記ミラーを摂動させ、
前記第２のステップは、前記第７のステップで算出された前記新たな操作量ＶxおよびＶyに応じた駆動電圧を前記第２のミラー装置の前記電極に印加した状態とした上で、前記第１のミラー装置の前記ミラーを摂動させる
ことを特徴とする請求項８記載の光スイッチの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光スイッチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、光スイッチを実現するための技術の１つとして、マイクロミラーを用いたものが提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。マイクロミラーを用いた従来の光スイッチの一例を図１０に示す。
【０００３】
図１０に示す光スイッチは、入力ポート１ａと、出力ポート１ｂと、入力側マイクロミラーアレイ２ａと、出力側マイクロミラーアレイ２ｂとを備えている。入力ポート１ａと出力ポート１ｂは、それぞれ２次元的に配列された複数の光ファイバからなり、マイクロミラーアレイ２ａ，２ｂは、それぞれ２次元的に配列された複数のマイクロミラー装置３ａ，３ｂからなる。なお、図１０における矢印は光ビームの進行方向を示している。
【０００４】
ある入力ポート１ａから出射した光信号は、この入力ポート１ａに対応する入力側マイクロミラーアレイ２ａのマイクロミラー装置３ａのミラーにより反射されて進行方向が変化（偏向）させられる。後述するように、マイクロミラー装置３ａのミラーは２軸回りに回動可能に構成されており、マイクロミラー装置３ａの反射光を出力側マイクロミラーアレイ２ｂの任意のマイクロミラー装置３ｂに向けることができる。同様に、マイクロミラー装置３ｂのミラーも２軸回りに回動可能に構成されており、ミラーの傾斜角を適当に制御することにより、マイクロミラー装置３ｂの反射光を任意の出力ポート１ｂに向けることができる。したがって、入力側マイクロミラーアレイ２ａと出力側マイクロミラーアレイ２ｂのミラーの傾斜角を適当に制御することにより入出力ポート間の光路の切り替えを行い、２次元的に配列された任意の入力ポート１ａと出力ポート１ｂとの間を接続することができる。
【０００５】
このような光スイッチの構成要素として最も特徴的なものがミラーを有するマイクロミラー装置３ａ，３ｂである。従来より、マイクロミラー装置は、図１１，図１２に示すように、ミラーが形成されたミラー基板２００と、電極が形成された電極基板３００とが並行に配設された構造を有する（非特許文献１参照）。
【０００６】
ミラー基板２００は、板状の枠部２１０と、枠部２１０の開口内に配設された可動枠２２０と、可動枠２２０の開口内に配設されたミラー２３０とを有する。枠部２１０、トーションバネ２１１ａ，２１１ｂ，２２１ａ，２２１ｂ、可動枠２２０およびミラー２３０は例えば単結晶シリコンで一体形成されている。ミラー２３０の表面には例えば３層のＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ層が形成されている。一対のトーションバネ２１１ａ，２１１ｂは、枠部２１０と可動枠２２０とを連結している。可動枠２２０およびミラー２３０は、一対のトーションバネ２１１ａ，２１１ｂを通る図１１の可動枠回転軸Ｘを軸として回動することができる。同様に、一対のトーションバネ２２１ａ，２２１ｂは、可動枠２２０とミラー２３０とを連結している。ミラー２３０は、一対のトーションバネ２２１ａ，２２１ｂを通る図１１のミラー回動軸Ｙを軸として回動することができる。可動枠回動軸Ｘとミラー回動軸Ｙとは、互いに直交している。結果として、ミラー２３０は、直交する２軸で回動する。
【０００７】
電極基板３００は、板状の基部３１０と、段丘状の突出部３２０とを有する。基部３１０と突出部３２０は例えば単結晶シリコンからなる。突出部３２０は、基部３１０の上面に形成された角錐台の形状を有する第２テラス３２２と、第２テラス３２２の上面に形成された角錐台の形状を有する第１テラス３２１と、第１テラス３２１の上面に形成された柱状の形状を有するピボット３３０とから構成される。突出部３２０の四隅とこの四隅に続く基部３１０の上面には、４つの電極３４０ａ〜３４０ｄが形成されている。また、基部３１０の上面には、突出部３２０を挟むように併設された一対の凸部３６０ａ，３６０ｂが形成されている。さらに、基部３１０の上面には、配線３７０が形成されており、この配線３７０には、引き出し線３４１ａ〜３４１ｄを介して電極３４０ａ〜３４０ｄが接続されている。なお、基部３１０の表面には酸化シリコン等からなる絶縁層３１１が形成されており、この絶縁層３１１の上に電極３４０ａ〜３４０ｄ、引き出し線３４１ａ〜３４１ｄ、配線３７０が形成されている。
【０００８】
以上のようなミラー基板２００と電極基板３００とは、ミラー２３０と電極３４０ａ〜３４０ｄとが対向配置されるように、枠部２１０の下面と凸部３６０ａ，３６０ｂの上面とを接合することにより、図１２に示すようなマイクロミラー装置を構成する。このようなマイクロミラー装置においては、ミラー２３０を接地し、電極３４０ａ〜３４０ｄに駆動電圧を与えて、各電極３４０ａ〜３４０ｄとミラー２３０間に非対称な電位差を生じさせることにより、ミラー２３０に静電引力でトルクを与え、ミラー２３０を任意の方向へ傾動させることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】T.Yamamoto, et al., 「A three-dimensional MEMS optical switching module having 100 input and 100 output ports」, Photonics Technology Letters, IEEE, Volume 15, Issue:10
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したような光スイッチでは、入力ポートから入力された光が任意の出力ポートから出力されるように、ミラーの傾動角を制御することが求められる。ところが、周囲の温度や湿度といった環境の変化や外部からの振動などの影響により、入出力ポートとミラー間の位置誤差やミラーの傾動角の変化が生じ、最適なミラー傾動角からのずれが徐々に大きくなり、出力光のパワー損失が時間とともに大きくなるドリフトが発生することがある。一般的な光ネットワークシステムに用いられる光スイッチに損失変動の原因が発生するとその光ネットワークシステム全体に大きな影響を及ぼすため、光スイッチの光接続強度（入力光に対する出力光の光強度）の損失を所定の許容値内に抑える必要がある。
【００１１】
しかしながら、単位時間あたりのドリフト量が大きい場合には、このドリフトを抑えるための対策を何もとらなければ、光接続強度の損失が許容値を超えてしまう恐れがある。このため、光スイッチにおいては、出力光の光強度をモニタすることにより光接続強度を安定化させる安定化制御が行われている。この安定化制御は、具体的には次の手順で行われる。まず、ミラー２３０の傾斜角を制御する制御装置（図示せず）により、マイクロミラー装置３ａ，３ｂに周期的に変化する駆動電圧を供給してミラー２３０に摂動（振動）を与えながら、出力ポート１ｂの出力端側に設けられた出力光測定装置（図示せず）によって出力光の光強度を測定する。次に、周期的に変化する駆動電圧と出力光の光強度の値を制御装置の記憶装置上に保持し、出力光の光強度の最大値を比較しながら、最大光接続強度を得る駆動電圧を最適駆動電圧として求める。例えば、駆動電圧を初期値の出力電圧から電圧幅±ΔＶで変動させてそのときの出力光の光強度を観察しながら最大値を探索する、いわゆる山登り法により、最適駆動電圧を求める。最後に、求めた最適駆動電圧を逐次ミラーに印加する。このような安定化制御を一定時間間隔毎に繰り返すことにより、光接続強度の安定化が行われている。
【００１２】
このような、いわゆる最大値比較型の最適値探索では、最大光接続強度の探索のための摂動を行っている際に、外部から何らかのノイズ等の影響を受けると、本来の最大光接続強度ではないところを最大光接続強度と見誤り、間違った最適駆動電圧を求めてしまう恐れがある。このような現象は、最大値比較型では避けられない問題となっていた。
【００１３】
また、従来の方法をマイクロミラー装置に適用すると、単純な３点摂動軌跡での最大値比較探索では、ミラー動特性による各点移動時の残留振動の影響を避けるために各点間移動時間を十分にとる必要があるので、高速化が困難であった。さらに、設定した摂動軌跡によっては、探索の方向が間違っていると最適な駆動電圧を算出することが不可能となるので、これを回避するための処理を付加する必要があり、この分処理時間が長くなってしまう。
【００１４】
そこで、本発明は、最適な駆動電圧をより高速に算出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述したような課題を解消するために、本発明に係る光スイッチは、入力光を入力する少なくとも１つの入力ポートと、出力光を出力する少なくとも１つの出力ポートと、互いに直交するＸ軸およびＹ軸に対してそれぞれ回動可能に支持されたミラーと、このミラーと対向配置された電極とを備えた少なくとも１つのミラー装置と、ミラーをＸ軸回りおよびＹ軸回りにそれぞれ回動させる操作量ＶxおよびＶyに応じた駆動電圧を電極に印加してミラーを所定量傾動させることにより入力光を偏向し出力ポートに選択的に入射させる制御部とを備え、制御部は、時間的に変動する、操作量ＶxおよびＶyに対する変化分ΔＶxおよびΔＶyからなる摂動パターンを設定する設定部と、摂動パターンで操作量ＶxおよびＶyを変調してミラーを摂動させる摂動部と、ミラーによって出力ポートに入射される出力光の光強度を検出する検出部と、摂動パターンに応じてミラーを摂動させたときに検出部によって検出された出力光の光強度の変動と操作量ＶxおよびＶyならびに変化分ΔＶxおよびΔＶyとから最も強い光強度が検出されたミラーの傾動角を与える新たな操作量ＶxおよびＶyを算出する演算処理部とを備え、設定部は、操作量ＶxおよびＶyを座標軸とした平面上において、時間的に変動する変化分ΔＶxおよびΔＶyが原点を起点および終点とし各象限に少なくとも１の値を取る摂動パターンを設定することを特徴とする。
【００１６】
上記光スイッチにおいて、摂動パターンは、三角関数にしたがって時間的に変動する変化分ΔＶxおよびΔＶyが、平面上において原点で外接する２つの円を描くようにしてもよい。
【００１７】
上記光スイッチにおいて、制御部は、出力光の損失変化量の許容値を記憶する記憶部と、摂動パターンに応じてミラーを摂動させたときに検出部によって検出された出力光の光強度の変動幅を算出する変動幅算出部とをさらに備え、設定部は、変動幅が許容値より大きいときには次回の摂動に用いる摂動パターンの円の半径を小さくし、変動幅が許容値より小さいときには次回の摂動に用いる摂動パターンの円の半径を大きくするようにしてもよい。
【００１８】
上記光スイッチにおいて、新たな操作量ＶxおよびＶyは、摂動パターン上の値をとるようにしてもよい。このとき、設定部は、新たな操作量ＶxおよびＶyを起点とするようにしてもよい。
【００１９】
上記光スイッチにおいて、ミラー装置は、第１のミラー装置と、第２のミラー装置とから構成され、第１のミラー装置は、入力ポートに入力された入力光を偏向させて第２のミラー装置に入射させ、第２のミラー装置は、第１のミラー装置から入射した光を偏向させて任意の出力ポートに選択的に入射させるようにしてもよい。
【００２０】
また、本発明に係る光スイッチの制御方法は、入力光を入力する少なくとも１つの入力ポートと、出力光を出力する少なくとも１つの出力ポートと、互いに直交するＸ軸およびＹ軸に対してそれぞれ回動可能に支持されたミラーと、このミラーと対向配置された電極を備えた少なくとも１つのミラー装置と、ミラーをＸ軸回りおよびＹ軸回りにそれぞれ回動させる操作量ＶxおよびＶyに応じた駆動電圧を電極に印加してミラーを所定量傾動させることにより入力光を偏向し出力ポートに選択的に入射させる制御部とを備えた光スイッチの制御方法であって、時間的に変動する、操作量ＶxおよびＶyに対する変化分ΔＶxおよびΔＶyからなる摂動パターンを設定する設定ステップと、摂動パターンで操作量ＶxおよびＶyを変調してミラーを摂動させる摂動ステップと、ミラーによって出力ポートに入射される出力光の光強度を検出する検出ステップと、摂動パターンに応じてミラーを摂動させたときに検出ステップによって検出された出力光の光強度の変動と操作量ＶxおよびＶyならびに変化分ΔＶxおよびΔＶyとから最も強い光強度が検出されたミラーの傾動角を与える新たな操作量ＶxおよびＶyを算出する演算処理ステップとを有し、設定ステップは、操作量ＶxおよびＶyを座標軸とした平面上において、時間的に変動する変化分ΔＶxおよびΔＶyが原点を起点および終点とし各象限に少なくとも１の値を取る摂動パターンを設定することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係る他の光スイッチの制御方法は、入力光を入力する少なくとも１つの入力ポートと、出力光を出力する少なくとも１つの出力ポートと、Ｘ軸およびこのＸ軸と直交するＹ軸に対して回動可能に支持されたミラーと、このミラーと対向配置された電極とを備え、操作量に応じた駆動電圧を電極に印加してミラーを傾動させることにより入力ポートに入力された入力光を偏向させて任意の出力ポートに選択的に入射させる第１のミラー装置および第２のミラー装置と、この第１のミラー装置および第２のミラー装置のミラーをＸ軸回りおよびＹ軸回りにそれぞれ回動させる操作量ＶxおよびＶyに応じた駆動電圧を電極に印加して当該ミラーを所定量傾動させることにより入力光を偏向し出力ポートに選択的に入射させる制御部とを備えた光スイッチの制御方法であって、時間的に変動する、操作量ＶxおよびＶyに対する変化分ΔＶxおよびΔＶyからなる摂動パターンを設定する第１のステップと、摂動パターンで操作量ＶxおよびＶyを変調して第１のミラー装置のミラーを摂動させる第２のステップと、第１のミラー装置のミラーを摂動させたときに、１の入力ポートからの入力光が１の出力ポートから出力される出力光の光強度を検出する第３のステップと、摂動パターンに応じて第１のミラー装置のミラーを摂動させたときに、第３のステップによって検出された出力光の光強度の変動と操作量ＶxおよびＶyならびに変化分ΔＶxおよびΔＶyとから最も強い光強度が検出されたミラーの傾動角を与える新たな操作量ＶxおよびＶyを算出し、第１のミラー装置のミラーの傾動角を補正する第４のステップと、摂動パターンで操作量ＶxおよびＶyを変調して第２のミラー装置のミラーを摂動させる第５のステップと、第２のミラー装置のミラーを摂動させたときに、１の入力ポートからの入力光が１の出力ポートから出力される出力光の光強度を検出する第６のステップと、摂動パターンに応じて第２のミラー装置のミラーを摂動させたときに、第５のステップによって検出された出力光の光強度の変動と操作量ＶxおよびＶyならびに変化分ΔＶxおよびΔＶyとから最も強い光強度が検出されたミラーの傾動角を与える新たな操作量ＶxおよびＶyを算出し、第２のミラー装置のミラーの傾動角を補正する第７のステップとを有し、第１のステップは、操作量ＶxおよびＶyを座標軸とした平面上において、時間的に変動する変化分ΔＶxおよびΔＶyが原点を起点および終点とし各象限に少なくとも１の値を取る摂動パターンを設定し、第２〜第７のステップを繰り返すことを特徴とする。
【００２２】
上記光スイッチの制御方法において、第５のステップは、第４のステップで算出された新たな操作量ＶxおよびＶyに応じた駆動電圧を第１のミラー装置の電極に印加した状態とした上で、第２のミラー装置のミラーを摂動させ、第２のステップは、第７のステップで算出された新たな操作量ＶxおよびＶyに応じた駆動電圧を第２のミラー装置の電極に印加した状態とした上で、第１のミラー装置のミラーを摂動させるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、操作量ＶxおよびＶyを座標軸とした平面上において、時間的に変動する変化分ΔＶxおよびΔＶyが原点を起点および終点とし各象限に少なくとも１の値を取る摂動パターンを設定し、この摂動パターンに応じてミラーを摂動させたときに検出部によって検出された出力光の光強度の変動と操作量ＶxおよびＶyならびに変化分ΔＶxおよびΔＶyとから最も強い光強度が検出されたミラーの傾動角を与える新たな操作量ＶxおよびＶyを算出することにより、操作量の平面上における全方位の探索、および、ミラーの動特性による高速駆動時の残留振動の影響を低減化した駆動方法を実現することができ、結果として、光強度が最大となる駆動電圧を高速に算出することができる。
【００２４】
また、本発明によれば、８の字状の軌跡を描く摂動パターンを設定することにより、あるタイミングで外乱ノイズによる影響で本来得られるべき値から外れた値があった場合でもその他の取得光強度を用いた平均化処理が実現されるため、光強度が最大となる駆動電圧を算出することができる。このため、外乱ノイズに対してロバスト性を向上させることができる。
【００２５】
さらに本発明によれば、出力光強度の変動幅を算出する変動幅算出部を設けることにより、光強度変動幅が許容値より大きい場合には次回の摂動に用いる摂動パターンの円軌跡の半径を小さく、変動幅が許容値より小さい場合には次回の摂動に用いる摂動パターンの円軌跡の半径を大きくして、算出変動幅に基づいて摂動半径を増減させてることによって、適切な光パワー変動における出力光強度の安定化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る光スイッチの構成を示すブロック図である。
【図２】制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】摂動パターンを説明するための図である。
【図４】本発明に係る光スイッチの動作を示すフローチャートである。
【図５】マイクロミラー装置３ａに供給する摂動操作量の一例を示す図である。
【図６】マイクロミラー装置３ｂに供給する摂動操作量の一例を示す図である。
【図７】本発明の実験結果を示す図である。
【図８】最適値移動動作を示すフローチャートである。
【図９】波長選択スイッチの構成を模式的に示す図である。
【図１０】光スイッチの構成を模式的に示す斜視図である。
【図１１】ミラー装置の構成を模式的に示す斜視図である。
【図１２】ミラー装置の構成を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００２８】
［第１の実施の形態］
まず、本発明に係る第１の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態において、図１０，図１１，図１２を参照して背景技術の欄で説明した構成要素と同等の構成要素については同じ名称および符号を付し、適宜説明を省略する。
【００２９】
＜光スイッチの構成＞  
図１に示すように、本実施の形態に係る光スイッチ１０は、入力ポート１ａと、出力ポート１ｂと、入力側マイクロミラー装置３ａと、出力側マイクロミラー装置３ｂと、出力光測定装置４と、制御装置５とを備える。
【００３０】
出力光測定装置４は、出力ポート１ｂから出射された出力光の強度を検出し、電気信号に変換する。このような出力光測定装置４の構成例としては、ハーフミラーなどにより出力光の一部を切り出して、フォトダイオードなどの受光素子で出力光の強度を測定すればよい。
【００３１】
制御装置５は、マイクロミラー装置３ａ，３ｂに駆動電圧を印加する駆動部６と、出力光測定部８により測定された出力光の強度を検出する検出部７と、駆動部６および検出部７の動作を制御する制御部８と、この制御部８による制御に用いる各種情報を記憶する記憶部９とから構成される。
【００３２】
駆動部６は、制御部８から入力される操作量に基づいて、マイクロミラー装置３ａ，３ｂの電極に印加する駆動電圧を生成し、これを対応する電極に印加してミラー２３０を傾動させる。
【００３３】
検出部７は、駆動部６によりマイクロミラー装置３ａ，３ｂを駆動させたときの出力光測定装置４による出力光の測定結果を検出する。この検出した測定結果は制御部８に出力される。
【００３４】
制御部８は、光スイッチ全体の動作を制御する機能部であって、図２に示すように、スイッチング部８１と、摂動パターン設定部８２と、比較更新部８３と、操作量生成部８４と、誤差演算補正部８５とを少なくとも備えている。
【００３５】
スイッチング部８１は、任意の入力ポート１ａと任意の出力ポート１ｂとの光路を確立する際、それらのポートに対応するマイクロミラー装置３ａとマイクロミラー装置３ｂのミラー２３０の傾動角に対応した操作量を記憶部９から読み出し、駆動部６に入力する。すると、駆動部６は、スイッチング部８１から入力された操作量に基づいて、図１１に示すミラー２３０に対向配置された４つの電極３４０ａ〜３４０ｄに電圧を印加する。これにより、ミラー２３０は、Ｘ軸およびＹ軸回りに回動し、任意の方向に傾動する。ここで、ミラー２３０のＸ軸回りの傾動角をθx、Ｙ軸回りの傾動角をθy、傾動角θx，θyにそれぞれ１対１に対応する操作量をＶx，Ｖyとすると、電極３４０ａ〜３４０ｄそれぞれへの印加電圧Ｖ１〜Ｖ４は、下式（１０１）〜（１０４）で表される。なお、電極３４０ａ〜３４０ｄは、図１１に示すように、上記Ｘ軸およびＹ軸に水平な平面内において、電極３４０ａが第１，第２象限、電極３４０ｂが第２，第３象限、電極３４０ｃが第３，第４象限、電極３４０ｄが第４，第１象限にそれぞれ位置し、かつ、電極３４０ａおよび電極３４０ｃがＸ軸、電極３４０ｂおよび電極３４０ｄはＹ軸に対して線対称に配設されている。したがって、Ｘ軸回りのミラー２３０の傾動角θxは、電極３４０ａと電極３４０ｃにより駆動され、Ｙ軸回りのミラー２３０の傾動角θyは、電極３４０ｂと電極３４０ｄとにより駆動される。このとき、ミラー２３０が電極３４０ａに近づく方向をＸ軸回りの正方向、ミラー２３０が電極３４０ｂに近づく方向をＹ軸回りの正方向とする。
【００３６】
Ｖ1＝Ｖ0＋Ｖx  ・・・（１０１）
Ｖ2＝Ｖ0＋Ｖy  ・・・（１０２）
Ｖ3＝Ｖ0−Ｖx  ・・・（１０３）
Ｖ4＝Ｖ0−Ｖy  ・・・（１０４）
【００３７】
上式（１０１）〜（１０４）において、Ｖ0はバイアス電圧と呼ばれ、操作量とからミラー傾動角への線形性を向上させることができる。
【００３８】
摂動パターン設定部８２は、時間的に変動する、操作量ＶxおよびＶyに対する変化分ΔＶxおよびΔＶyからなる摂動パターンを設定する。この摂動パターンは、操作量ＶxおよびＶyを座標軸とした平面上において、時間的に変動する変化分ΔＶxおよびΔＶyが原点を起点および終点とし、各象限に少なくとも１の値を取る。例えば、図３に示すように、摂動パターンは、操作量ＶxおよびＶyを座標軸とした平面上において、三角関数にしたがって時間的に変動する変化分ΔＶxおよびΔＶyが、原点で外接する２つの円からなる８の字型の軌跡を描く。このような摂動パターンは、２つの円の半径を決定するパラメータＶｓと、変化分ΔＶxおよびΔＶyからなる各摂動点をつなげることにより８の字状の軌跡を描く変化分ΔＶxおよびΔＶyの数量（以下、摂動点数という）Ｐｔに基づいて設定される。なお、本実施の形態では、摂動パターンが８の字型の軌跡を描く場合を例に説明するが、変化分ΔＶxおよびΔＶyが原点を起点および終点とし、各象限に少なくとも１の値を取るのであれば、例えば∞の字型など適宜自由に設定できる。
【００３９】
ここで、ミラー２３０を８の字型の軌跡で摂動させるためにマイクロミラー装置３ａ，３ｂに周期的に変化させる操作量、すなわち、（Ｖx＋ΔＶx，Ｖy＋ΔＶy）を「摂動操作量」という。また、「摂動」とは、マイクロミラー装置３ａ，３ｂの各電極に摂動操作量を基に生成された駆動電圧を印加することにより、ミラー２３０を初期傾動角から回動摂動させることを意味する。上述したように、図１１，図１２に示すように４つの電極３４０ａ〜３４０ｄを有する場合、それぞれの電極に摂動操作量を基に生成された駆動電圧を印加することにより、ミラー２３０を摂動させることができるが、その各電極への駆動電圧は、ミラー２３０との位置関係とミラー２３０を摂動させる方向等にしたがって決定される。例えば、Ｘ軸方向の摂動操作量をＶｘ＝１０［Ｖ］、Ｙ軸方向の摂動操作量Ｖｙ＝−２０［Ｖ］と設定された場合、電極３４０ａに１０［Ｖ］、電極３４０ｄに２０［Ｖ］の電圧が印加される。また、例えば、バイアス電圧を用いながら摂動操作量から傾動角への線形性を増す場合には、式（１０１）〜（１０４）にしたがって摂動操作量から駆動電圧の変換を行う。バイアス電圧Ｖ0＝３０［Ｖ］とすると、電極３４０ａにＶ0＋Ｖx＝４０［Ｖ］、電極３４０ｂにＶ0＋Ｖy＝１０［Ｖ］、電極３４０ｃにＶ0−Ｖx＝２０［Ｖ］、電極３４０ｄにＶ0−Ｖy＝５０［Ｖ］の電圧が印加される。これらの摂動操作量から駆動電圧への変換は、駆動部６により行われる。なお、以下において、ミラー２３０をＸ軸方向に回転させるために印加する電圧をＸ軸方向操作量、Ｙ軸方向に回転させるために印加する電圧をＹ軸方向操作量という。摂動パターン設定部８２により設定されたパラメータＶｓおよび駆動点数ｐｔは、記憶部９に記憶される。
【００４０】
比較更新部８３は、誤差演算補正部８５により算出された後述する損失変動幅推定値ΔＰｐと記憶部９に予め記憶された損失変化量許容値ΔＰとを比較することにより、次回の摂動に用いるパラメータＶｓを算出する。また、この算出結果に基づいて、摂動パターン設定部８２により設定されたパラメータＶｓを更新する。この更新されたパラメータＶｓは、摂動パターン設定部８２に出力される。
【００４１】
操作量生成部８４は、任意の入力ポート１ａと任意の出力ポート１ｂとの光路を接続する際、それぞれのポートに対応する任意のマイクロミラー装置３ａと任意のマイクロミラー装置３ｂのミラー２３０に対して、摂動パターン設定部８２により設定された摂動パターンに基づいて操作量（摂動操作量）を生成する。この操作量は、駆動部６に入力される。
【００４２】
誤差演算補正部８５は、操作量生成部８４によりミラー２３０を摂動させたときの検出部７による出力光の光強度の検出結果から、その出力光の光強度が最大となるときの、光路を接続している入力ポート１ａと出力ポート１ｂのそれぞれのポートに対応するマイクロミラー装置３ａ，３ｂのミラー２３０の傾動角を実現する操作量（以下、「最適操作量」という）を算出する。また、ミラー２３０を８の字型の軌跡で摂動させたときの損失変動幅の推定値ΔＰｐを算出する。算出した最適操作量や損失変動幅推定値ΔＰｐは、記憶部９に記憶される。なお、損失変動幅推定値ΔＰｐは、比較更新部８３に入力されるようにしてもよい。
【００４３】
記憶部９は，摂動パターン設定部８２により設定されたパラメータＶｓ、駆動点数ｐｔ、予め設定される損失変化量許容値ΔＰ、操作量生成部８４により設定される摂動パターン、最適操作量および光スイッチ１０の動作を実現するためのプログラム等を記憶する。
【００４４】
このような制御装置５は、ＣＰＵなどの演算装置、メモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの記憶装置、キーボード、マウス、ポインティングデバイス、ボタン、タッチパネルなどの外部からの情報入力を検知する入力装置、インターネット、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）などの通信回線を介して各種情報の送受信を行うＩ／Ｆ装置およびＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＦＥＤ（Field Emission Display）、有機ＥＬ（Electro Luminescence）等の表示装置等を備えたコンピュータと、このコンピュータにインストールされたプログラムとから構成される。すなわち、ハードウエア資源とソフトウエアが協働することによって、上記のハードウエア資源がプログラムによって制御され、上述した駆動部６、検出部７、制御部８、記憶部９が実現される。なお、上記プログラムは、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、メモリーカードなどの記録媒体に記録された状態で提供されるようにしてもよい。
【００４５】
＜制御装置の動作＞
次に、図４を参照して、本実施の形態に係る光スイッチの制御装置の動作について説明する。
【００４６】
まず、制御部８のスイッチング部８１は、光路を接続する入力ポート１ａと出力ポート１ｂのそれぞれのポートに対応するマイクロミラー装置３ａ，３ｂのミラー２３０の初期傾動角に対応する初期操作量を記憶部９より読み出し、駆動部６に入力する。駆動部６は、入力された初期操作量に基づく駆動電圧を、それぞれのマイクロミラー装置３ａ，３ｂの対応する電極に印加する（ステップＳ０）。
【００４７】
次に、制御部８の操作量生成部８４は、摂動パターン設定部８２により設定された摂動パターンに基づいて操作量（摂動操作量）を生成し、これを駆動部６に入力することにより、マイクロミラー装置３ａ，３ｂの対応する電極に駆動電圧を印加させ、ミラー２３０を初期傾動角から摂動させる（ステップＳ１）。なお、摂動パターンの設定動作の詳細については後述する。
【００４８】
ミラー２３０を摂動させた状態で、検出部７は、出力光測定装置４により測定された出力ポート１ｂからの出力光の光強度を検出する（ステップＳ２）。この検出した光強度は、誤差演算補正部８５に入力される。
【００４９】
摂動時の光強度が検出されると、制御部８の誤差演算補正部８５は、摂動操作量と各摂動操作量における光強度の値から光強度の最大値を得る操作量、すなわち最適操作量により上述した初期操作量を補正および更新し、ミラー２３０の傾動角を調整する（ステップ３）。このような誤差演算補正部８５による最適値探索動作の詳細については後述する。なお、このとき、誤差演算補正部８５は、ミラー２３０を８の字型の軌跡で摂動させたときの損失変動幅推定値ΔＰｐを算出する。
【００５０】
最適操作量が算出されると、比較更新部８３は、誤差演算補正部８５により算出された損失変動幅推定値ΔＰｐと記憶部９に記憶された損失変化量許容値ΔＰとを比較することにより、ミラー２３０を８の字型の軌跡に沿って摂動させる際の、８の字型の軌跡を構成する２つ円の半径を示すパラメータＶｓを更新する（ステップＳ４）。このようなパラメータ更新動作の詳細については後述する。
【００５１】
上述したステップＳ０〜Ｓ４以外の処理が要求された場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、制御装置５は、他の処理を行う（ステップＳ６）。一方、上述したステップＳ０〜Ｓ４以外の処理が要求されない場合（ステップＳ５：ＮＯ）、制御装置５は、ステップＳ１の処理に戻り、上述したような光スイッチを安定して行うための処理を繰り返し行う（ステップＳ６）。
【００５２】
＜摂動パターン設定動作＞
次に、制御部８の摂動パターン設定部８２による摂動パターン設定動作の詳細について説明する。この摂動操作量パターン設定動作とは、ミラー２３０を摂動させるためにマイクロミラー装置３ａ，３ｂに供給する摂動操作量を生成するのに用いる摂動パターンを設定するための動作である。この動作について、任意のマイクロミラー装置３ａに供給する８の字型軌跡を描く摂動操作量を設定する場合を例に説明する。
【００５３】
摂動パターン設定部８２は、任意のマイクロミラー装置３ａの８の摂動操作量を設定する場合、そのマイクロミラー装置３ａのＸ軸方向の操作量の初期値Ｖx0、Ｙ軸方向の操作量の初期値Ｖyo、８の字型軌跡を構成する２つの円の半径を示すパラメータＶｓおよび駆動点数Ｐｔに基づいて、下式（１）〜（３）から各駆動点ｉにおける摂動操作量（Ｖx＋ΔＶx，Ｖy＋ΔＶy）を算出する。なお、上記初期値Ｖxo、Ｖyo、パラメータＶｓおよび駆動点数Ｐｔは、予め記憶部９に記憶されている。また、Ｘ軸およびＹ軸は、ミラー２３０と略平行でかつ互いに直交するように設定されているものとする。また、下式（１）〜（３）におけるｉは、駆動点の識別番号を意味する。
【００５４】
Vx[i]=Vxo+Vs*sin(i*4π/Pt)  ・・・（１）
Vy[i]=Vyo-Vs*cos(i*4π/Pt)+Vs  (i=1,2,…,Pt/2)  ・・・（２）
Vy[i]=Vyo+Vs*cos(i*4π/Pt)-Vs  (i=Pt/2+1,…,Pt)  ・・・（３）
【００５５】
上式（１）〜（３）により駆動点数を２０点として算出した操作量の例を図５，図６に示す。マイクロミラー装置３ａの場合には、図５に示すような８の字型に並んだ摂動操作量が設定される。同様に、マイクロミラー装置３ｂの場合、図６に示すような８の字型の軌跡に並んだ摂動操作量が設定される。このような一連の摂動操作量を摂動パターンという。なお、図５、図６に示す摂動操作量の各点は、Ｘ方向およびＹ方向の操作量を示している。
【００５６】
上述したように設定された摂動パターンは、操作量生成部８４により以下に示すように用いられる。
【００５７】
外部から入力ポート１ａに光信号が入力され出力ポート１ｂに光路が接続されている状態で、各ポートに対応するマイクロミラー装置３ａとマイクロミラー装置３ｂについて、操作量生成部８４は、伝播する光信号の接続損失が小さい最適操作量を探索するために、予め設定された摂動パターンでミラー２３０を摂動させる。まず、マイクロミラー装置３ｂの操作量の初期値Ｖｘ02、Ｖｙ02に設定し、かつ、マイクロミラー装置３ａに対して摂動パターンを構成する２０点の摂動操作量を駆動部６により駆動電圧に変換し順次出力しながら、ミラー２３０を摂動させる。このとき、検出部７を介して出力光測定装置４により測定される光信号の光強度は、記憶部９に記憶される。
【００５８】
マイクロミラー装置３ａに設定された摂動パターンに基づいてミラー２３０を摂動させると、マイクロミラー装置３ａの操作量を初期値Ｖｘ01、Ｖｙ01に戻した後、マイクロミラー装置３ａの場合と同様にマイクロミラー装置３ｂの摂動を実施する。このとき、検出部７を介して出力光測定装置４により測定される光信号の光強度は、記憶部９に記憶される。マイクロミラー装置３ｂの摂動が終了した段階で、マイクロミラー装置３ｂの操作量を初期値Ｖｘ02、Ｖｙ02に戻す。
【００５９】
＜最適値探索動作＞
次に、誤差演算補正部８５による最適値探索動作について説明する。ミラー２３０に略平行でかつ互いに直交するＸ軸方向およびＹ軸方向それぞれの摂動操作量について、Ｘ軸方向に関しては、上式（１）にしたがって正弦関数を用い、Ｙ軸方向に関しては上式（２），（３）にしたがって余弦関数を用いて算出する。このように算出された摂動操作量は、Ｖx，Ｖy平面で図５，図６に示すような数字の８の字型の軌跡となる。このように８の字型の軌跡で摂動させたときに、摂動パターンにおける各摂動操作量に対応する駆動電圧を印加したときに検出される出力光の光強度を、記憶部９に記憶させる。
【００６０】
取得した出力光の光強度Ｐの時系列データは、下式（４）に示す余弦関数に近似できると仮定して、この余弦関数と８の字型軌跡摂動の際のＸ軸およびＹ軸摂動パターン設定に用いた正弦または余弦関数との位相差θを計算する。この計算は、例えば、最小自乗法や光強度ＰのＦＦＴ演算、光強度Ｐと摂動操作量との積和演算の平均等により行われる。なお、下式（４）において、ΔＰｐは８の字型の軌跡で摂動させたときの光強度の変動幅を示す。
【００６１】
P=P0+ΔPp・cos(i*4π/Pt-θ)  ・・・（４）
【００６２】
上式（４）により算出された位相差を、光強度Ｐの最大値を得る方向角度θとする。この方向角度θと８の字型軌跡の円部分のパラメータＶｓの関数として規定される点の電圧値を算出し、これを１つの出力ポートに対する駆動電圧として設定する。
【００６３】
なお、下式（５）、（６）はマイクロミラー装置３ａに関して、最大値方向角度を求め、８の字型軌跡を構成する円上の操作量を求める場合を示す。ここで、Ｖxp、Ｖypは、それぞれ８の字型の軌跡を構成する円上で出力光の光強度の最大値を得るＸ軸、Ｙ軸方向の操作量の値である。
【００６４】
Vxp1=Vx1o+Vs*sin(θ)  ・・・（５）
Vyp1=Vy1o-Vs*cos(θ)  ・・・（６）
【００６５】
＜パラメータ更新動作＞
次に、パラメータの更新動作について説明する。比較更新部８３は、誤差演算補正部８５により計算された８の字型軌跡摂動時の損失変動幅推定値ΔＰｐと記憶部９に記憶された損失変化量許容値ΔＰを比較し、次の８の字型軌跡摂動に用いるパラメータＶｓを設定する。
【００６６】
具体的には、８の字型軌跡摂動時に出力光の光強度データから算出される損失変動幅推定値ΔＰｐと予め記憶部９に記憶されたΔＰから下式（７）に基づいて次のパラメータＶｓ’を算出する。ここで、出力光強度変動幅ΔＰｐが損失変化量許容値ΔＰよりも大きい場合には、次の摂動に用いる円軌跡部分の半径を小さくし、出力光強度変動幅ΔＰｐが損失変化量許容値ΔＰよりも小さい場合には次の摂動に用いる円軌跡部分の半径を大きくするようにパラメータＶｓを更新する なお、下式（７）において、ｋは半径電圧の一摂動あたりの変化幅を決めるパラメータである。
【００６７】
Vs’=Vs+（ΔP-ΔPp)・ｋ  ・・・（７）
【００６８】
このようにして、比較更新部８３は、摂動パターン設定部８２により設定されたパラメータＶｓを更新する。更新されたパラメータＶｓは摂動パターン設定部８２に出力され、次の円軌跡摂動の設定に用いられる。
【００６９】
このような本実施の形態を用いて光接続を行い、光接続強度の安定化制御を行った実験結果を図７に示す。この図７に示すように、光強度の最大値を得る操作量が算出可能であり、設定した損失変化許容値以内に光接続強度を維持できることが確認された。
【００７０】
なお、このとき、パラメータＶｓを設定するとともに、上式（４）により算出された方向角度θとパラメータＶｓの関数として規定される点の駆動電圧に対応する操作量を、初期操作量として記憶部９に再設定するようにしてもよい。その駆動電圧は、方向角度θを算出した際の何れかの摂動操作量、すなわち摂動パターン上の値に対応する。再設定した初期操作量は、次回の摂動に用いる摂動パターンの起点となる。
【００７１】
以上説明したように、本実施の形態によれば、操作量ＶxおよびＶyを座標軸とした平面上において、時間的に変動する変化分ΔＶxおよびΔＶyが原点を起点および終点とし各象限に少なくとも１の値を取る摂動パターンを設定し、この摂動パターンに応じてミラー２３０を摂動させたときに検出部７によって検出された出力光の光強度の変動と操作量ＶxおよびＶyならびに変化分ΔＶxおよびΔＶyとから最も強い光強度が検出されたミラーの傾動角を与える新たな操作量ＶxおよびＶyを算出することにより、操作量の平面上における全方位の探索、および、ミラーの動特性による高速駆動時の残留振動の影響を低減化した駆動方法を実現することができ、結果として、光強度が最大となる駆動電圧を高速に算出することができる。
【００７２】
また、本実施の形態によれば、あるタイミングで外乱ノイズによる影響で本来得られるべき値から外れた値があった場合でもその他の取得光強度を用いた平均化処理が実現されるため、光強度が最大となる駆動電圧を算出することができる。このため外乱ノイズに対してロバスト性を向上させることができる。
【００７３】
［第２の実施の形態］
次に、本発明に係る第２の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態は、摂動パターンに基づいて最適操作量を算出する動作に特徴を有するものである。したがって、本実施の形態において、上述した第１の実施の形態と同等の構成要素については、同一の名称および符号を付して、適宜説明を省略する。
【００７４】
＜摂動パターン設定動作＞
制御部８の摂動パターン設定部８２による摂動パターン設定動作について説明する。この摂動パターン設定動作とは、マイクロミラー装置３ａ，３ｂのミラー２３０を摂動させるのに用いられる摂動パターンを設定する動作である。この動作について、摂動パターンが、操作量ＶxおよびＶyを座標軸とした平面上において、時間的に変動する変化分ΔＶxおよびΔＶyが原点を起点および終点とし、各象限に少なくとも１の値を取る８の字型の軌跡を描くように設定された場合を例に説明する。
【００７５】
摂動パターン設定部８２は、８の字型の軌跡を描く摂動パターンを設定する場合、マイクロミラー装置３ａ，３ｂのＸ軸方向の操作量の初期値Ｖｘ0とＹ軸方向の操作量の初期値Ｖｙ0、８の字型の軌跡を構成する２つの円の半径を決定するパラメータＶｓおよび摂動点数Ｐｔを設定し、これらの値に基づいて上式（１）〜（３）から各駆動点ｉにおける摂動操作量（Ｖx＋ΔＶx，Ｖy＋ΔＶy）を算出する。ここで、上記初期値Ｖｘo、Ｖｙo、パラメータＶｓおよび駆動点数Ｐｔは、予め記憶部９に記憶されている。また、上式（１）〜（３）におけるｉは、駆動点の識別番号を意味する。
なお、第１の実施の形態で示したように、誤差演算補正部８５により最適操作量が算出された後、再度摂動を行う場合、摂動パターン設定部８２は、その最適操作量を初期値Ｖｘo、Ｖｙoとして摂動パターンを設定する。
【００７６】
＜最適値移動動作＞
上述したように設定された摂動パターンを用いた操作量生成部８４等による一連の動作（以下、「最適値移動動作」という）について、図８を参照して説明する。なお、図８に示す最適値移動動作は、上述した第１の実施の形態において、図４を参照して説明した光スイッチの制御動作におけるステップＳ１〜Ｓ３に対応するものである。
【００７７】
外部から入力ポート１ａに光信号が入力され、出力ポート１ｂに光路が接続されている状態において、各ポートに対応する一対のマイクロミラー装置３ａおよびマイクロミラー装置３ｂに対して、操作量生成部８４は、伝播する光信号の接続損失が小さい最適な動作操作量を探索するために、摂動パターン設定部８２により設定された摂動パターンでミラー２３０を摂動させる。まず、マイクロミラー装置３ｂの操作量の初期値Ｖｘ02、Ｖｙ02に設定し、かつ、マイクロミラー装置３ａに設定された摂動パターンに従って２０点の摂動操作量を駆動部６により駆動電圧に変換して各電極に順次出力しながら、マイクロミラー装置３ａのミラー２３０を摂動させる（ステップＳ１１）。このとき、検出部７を介して出力光測定装置４により測定される光信号の光強度は、記憶部９に記憶される（ステップＳ１２）。
【００７８】
マイクロミラー装置３ａに設定された摂動パターンに基づいてミラー２３０が摂動し、この摂動が終了すると、マイクロミラー装置３ａの操作量は初期値Ｖｘ01、Ｖｙ01に戻る。すると、誤差演算補正部８５は、記憶部９に記憶されたマイクロミラー装置３ａを摂動させたときの光信号の光強度に基づいて、第１の実施の形態で説明した最適値探索動作によって出力光の光強度が最大となるＸ軸、Ｙ軸方向の最適操作量を算出し（ステップＳ１３）、この最適操作量に対応する駆動電圧をマイクロミラー装置３ａに印加する（ステップＳ１４）。これにより、マイクロミラー装置３ａのミラー２３０の傾動角は、出力光の光強度が最大となる角度に設定されることとなる。
【００７９】
マイクロミラー装置３ａに最適操作量に対応する駆動電圧が印加されると、操作量生成部８４は、マイクロミラー装置３ａの場合と同様、摂動パターン設定部８２により設定された摂動パターンでマイクロミラー装置３ｂのミラー２３０を摂動させる（ステップＳ１５）。このとき、検出部７を介して出力光測定装置４により測定される光信号の光強度は、記憶部９に記憶される（ステップＳ１６）。
【００８０】
マイクロミラー装置３ｂに設定された摂動パターンに基づいてミラー２３０が摂動し、この摂動が終了すると、マイクロミラー装置３ｂの操作量は初期値Ｖｘ02、Ｖｙ02に戻る。すると、誤差演算補正部８５は、マイクロミラー装置３ａの場合と同様、記憶部９に記憶されたマイクロミラー装置３ｂを摂動させたときの光信号の光強度に基づいて、出力光の光強度が最大となるＸ軸、Ｙ軸方向の最適操作量を算出し（ステップＳ１７）、この最適操作量に対応する駆動電圧をマイクロミラー装置３ｂに印加する（ステップＳ１８）。これにより、これにより、マイクロミラー装置３ｂのミラー２３０についても、その傾動角は、出力光の光強度が最大となる角度に設定されることとなる。
【００８１】
このようなステップＳ１１〜Ｓ１８が行われると、図４のステップＳ４に示すパラメータ更新動作が行われる。このとき、パラメータＶｓを設定するとともに、上式（４）により算出された方向角度θとパラメータＶｓの関数として規定される点の駆動電圧に対応する操作量、すなわち、最適操作量に対応する駆動電圧が初期操作量として記憶部９に設定される。再設定した初期操作量は、次回の摂動に用いる摂動パターンの起点となる。
【００８２】
ステップＳ４のパラメータ更新動作が行われた後、ステップＳ０〜Ｓ４以外の処理が要求されない場合（ステップＳ５：ＮＯ）、制御装置５は、ステップＳ１の処理に戻り、上述したステップＳ１１〜Ｓ１８の処理が再度行われる。このとき、マイクロミラー装置３ａ，３ｂの摂動に用いられる摂動パターンは、前回の摂動により算出された最適操作量に対応する駆動電圧を起点として設定されている。また、ステップＳ１１は、直前に実行されたステップＳ１８で算出された最適操作量に対応する駆動電圧がマイクロミラー装置３ｂに印加された状態で、マイクロミラー装置３ａのミラー２３０の摂動が行われることとなる。
【００８３】
このように、本実施の形態によれば、マイクロミラー装置３ａの最適操作量を算出する際に、マイクロミラー装置３ｂの最適操作量を算出してその最適操作量に対応する駆動電圧をマイクロミラー装置３ｂに印加した状態とし、同様に、マイクロミラー装置３ｂの最適操作量を算出する際にも、マイクロミラー装置３ａの最適操作量を算出してその最適操作量に対応する駆動電圧をマイクロミラー装置３ａに印加した状態とする。これにより、マイクロミラー装置３ａ，３ｂの最適操作量からの誤差が最適値探索に及ぼす相互への影響を最小限に抑えることができるので、最適値への移動量を小さくなり、光強度が最大となる駆動電圧を高速に算出することができる。また、最適値探索の精度自体も向上させることができる。
【００８４】
また、マイクロミラー装置３ａ，３ｂそれぞれについて摂動の起点と終点を一致させることにより、終点でのミラー動特性による高速駆動時の残留振動の影響を低減することができる。また、起点付近が最適操作量であった場合には、起点から最適操作量への移動量が小さくなるので、ミラー動特性による高速駆動時の残留振動の影響を低減することができるとともに、残留振動が減衰するまで長時間待機する必要が無くなるので、最適値探索の高速化を実現することができる。
【００８５】
また、摂動成分であるΔＶｘおよびΔＶｙが操作量ＶｘおよびＶｙを座標軸とした平面上において、原点を摂動の起点および終点とし、各象限に少なくとも１つの値をとることにより、操作量の初期値に対して、何れの方向に最適値がある場合にも、最適値探索が可能となる。
【００８６】
また、単純な円軌跡摂動では、最適点への移動量を小さくするように摂動軌跡の起点と終点とを一致させ、かつ、全方位探索を実現しようとすると、最適点を中心とした円軌跡とする必要がある。このため、最適点を摂動軌跡上に設定できず、次の摂動を行う際には必ず半径電圧分ずらしたところを起点とする必要があるので、半径電圧が大きい場合にはミラー動特性による高速駆動時の残留振動の影響が避けられなかった。これに対して、本実施の形態によれば、探索方向が各象限に少なくとも１つの値をとる８の字型軌跡を摂動操作量として設定するので、最適点を摂動軌跡上に設定した全方位探索が可能となる。
【００８７】
また、本実施の形態においても、最適値探索動作は、上述した第１の実施の形態と同様の動作を適用することができる。すなわち、第１の実施の形態と同様に、最適値探索動作を行うことにより、従来の最大値比較による方法と比較して、ノイズによる影響を低減できる。これにより、あるタイミングで外乱ノイズによる影響で本来得られる値から外れた値があった場合でも、その他の取得光強度を用いた平均化処理を実現できるので、光強度が最大となる駆動電圧を算出することができる。このため、外乱ノイズに対してロバスト性を向上することができる。
【００８８】
さらに、パラメータの更新動作に関しても、第１の実施の形態と同様の動作を適用することができる。すなわち、第１の実施の形態と同様に、毎回の摂動毎に半径電圧を調整することにより、過度の損失変動を抑制するとともに、最適値探索が可能な摂動幅を確保することができる。具体的には、マイクロミラー装置３ａの最適操作量を算出するステップＳ１３において第１の実施の形態と同様に、出力光強度変動幅ΔＰｐを算出し、上式（７）によりマイクロミラー装置３ａの半径電圧のパラメータＶｓ’を求める。これを、次回のマイクロミラー装置３ａの摂動パターン設定に用いる。マイクロミラー装置３ｂについても同様のステップＳ１７において出力光強度変動幅ΔＰｐを算出し、上式（７）によりマイクロミラー装置３ｂの半径電圧のパラメータＶｓ’を求める。これを次回のマイクロミラー装置３ｂの摂動パターン設定に用いる。このように、一連の摂動パターン設定動作および最適値移動動作、最適値探索動作、パラメータ更新動作を繰り返すことにより、光強度が最大となる駆動電圧を算出し、光スイッチの光接続強度の損失を所定の許容値内に抑えた光接続強度安定化が可能となる。
【００８９】
なお、上述した第１，第２の実施の形態では、２つのマイクロミラー装置が存在する場合を例として説明を行ったが、後述する図９に示すような入力光から任意の波長を切り替えて出力ポートから出力する波長選択スイッチに適用できることはいうまでもない。この波長選択スイッチについて以下に説明する。
【００９０】
図９において、２１０は入力ポート、２１１ａ，２１１ｂは出力ポート、２１２はマイクロミラーアレイ、２１４は主レンズ、２１５は反射型回折格子、２１６は平行化レンズ、２１７ａ，２１７ｂはそれぞれ出力ポート２１１ａ，２１１ｂに設けられた出力光測定装置、２１９は駆動電圧決定部、２２０は制御装置である。マイクロミラーアレイ２１２は、１次元的に配列された複数のマイクロミラー装置２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃからなる。
【００９１】
入力ポート２１０は、波長が異なる複数の光信号が多重化された波長多重信号２２１を主レンズ２１４に向かって射出する。主レンズ２１４を通過した波長多重信号２２１は、反射回折格子２１５に入射する。反射回折格子２１５に入射した波長多重信号２２１は、反射回折格子２１５で反射され、波長が異なる複数の光信号２２２ａ，２２２ｂ，２２２ｃに分波される。分波された各光信号２２２ａ，２２２ｂ，２２２ｃは、再び主レンズ２１４を通って、それぞれ所定のマイクロミラー装置２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃに入射する。
【００９２】
各光信号２２２ａ，２２２ｂ，２２２ｃは、それぞれ対応するマイクロミラー装置２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃのミラーで反射された後、平行化レンズ１６によって平行化された光信号２２３ａ，２２３ｂ，２２３ｃとなり、主レンズ２１４を通って反射回折格子２１５に入射する。そして、各光信号２２３ａ，２２３ｂ，２２３ｃは、反射回折格子２１５で反射された後、再び主レンズ２１４を通って複数の出力ポート２１１ａ，２１１ｂのうちのいずれか１つの出力ポートに入射する。図９の例では、マイクロミラー装置２１３ａ，２１３ｃで反射された光信号２２３ａ，２２３ｃが出力ポート２１１ａに入射し、マイクロミラー装置２１３ｂで反射された光信号２２３ｂが出力ポート２１１ｂに入射している。
【００９３】
このように、入力ポート２１０からの波長多重信号２２１を反射回折格子２１５に入射させて複数の光信号に分波した後、分波した各光信号を対応するマイクロミラー装置２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃのミラーに入射させ、このときに各ミラーの向きを制御装置２０によって適宜制御することで、１つの波長の光信号あるいは波長が異なる複数の光信号から構成される光信号の組を１つあるいは複数組抽出して、各組毎に合波して所望の出力ポート２１１ａ，２１１ｂに入射させることができる。
【００９４】
ここで、各マイクロミラー装置２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃの構成は、上述したマイクロミラー装置３ａ，３ｂと同じである。
【００９５】
各出力光測定装置２１７ａ，２１７ｂは、対応する出力ポート２１１ａ，２１１ｂに入射した出力光の強度を検出し、電気信号に変換する。
【００９６】
駆動電圧決定部２１９は、制御装置５に指示を出してマイクロミラー装置２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃのミラーを摂動させたときの出力光測定装置２１７ａ，２１７ｂにより測定された出力光の強度に基づいて、この出力光の強度が最適な値になるように、マイクロミラー装置２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃのミラーを的確な角度に制御するための駆動電圧を決定する。
【００９７】
制御装置２２０は、駆動電圧決定部２１５の指示に基づいて、マイクロミラー装置２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃに駆動電圧を供給して、各ミラーを摂動させたり、各ミラーを所定の傾斜角に傾斜させる。
【００９８】
このような波長選択スイッチに含まれる各マイクロミラー装置に対して、上述したのと同様の方法により摂動を与え、このときの出力光の光強度を検出することにより、出力光の光強度が最大となる駆動電圧を算出することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明は、マイクロミラー装置などのスイッチング素子を有する装置に適用することができる。
【符号の説明】
【０１００】
１ａ…入力ポート、１ｂ…出力ポート、３ａ，３ｂ…マイクロミラー装置、４…出力光測定装置、５…制御装置、６…駆動部、７…検出部、８…制御部、９…記憶部、８１…スイッチング部、８２…摂動パターン設定部、８３…比較更新部、８４…操作量生成部、８５…誤差演算補正部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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